Невероятные факты В повседневной суете мы редко задумываемся о чем-то высоком и далеком, таком как самые удаленные уголки нашей Вселенной. Но с периода зарождения цивилизации человечество пытается объяснить загадочную "работу" небесных тел.
Примерно в 2000 году до н.э. египтяне соорудили первый солнечно-лунный календарь, а в 130 году до н.э. греки разработали первую точную карту звездного неба. С тех пор нам удалось побывать на Луне, исследовать космос и увидеть рождение звезд.
Однако, мы на этом не остановились. Космология, ветвь астрономии, - это попытка объяснить происхождение, эволюцию и судьбу Вселенной, причем эта наука жива и процветает благодаря впечатляющим достижениям таких людей, как Ньютон, Эйнштейн и др.
Ниже представлен список самых ярчайших космологических достижений, причем без первого пункта в списке вряд ли стали бы возможны все остальные.
10. Изобретение телескопа
В 1608 году голландец Ханс Липерши (Hans Lippershey) расположил две стеклянные линзы в узкой трубке и изменил тем самым ход истории. Однако, первоначально, первые телескопы продавались и воспринимались всей Европой не более, чем просто интересная вещица. Это продолжалось вплоть до 1609 года, то есть до тех пор, пока Галилео Галилей не направил устройство на небо для того, чтобы взглянуть на звезды.
Мощные световые возможности телескопа предоставили Галилео и другим увидеть то, чего они раньше никогда не видели. С его помощью Галилей обнаружил, что у Юпитера есть луны, у Венеры фазы, а на нашей Луне есть горы. Эти открытия были значительными по ряду причин. Во-первых, орбиты Юпитера показали, что Земля – это не единственный центр движения, как считалось ранее. Также тот факт, что на Луне были найдены подобные Земле пейзажи, опровергли предыдущие мнения о том, что все объекты в космосе, кроме Земли, сделаны из совершенного небесного вещества.
Современные телескопы вместо линз используют зеркала, они также намного крупнее и мощнее тех, которыми пользовались первые астрономы, это позволяет ученым изучать Вселенную с самого ее зарождения.
Телескопы в значительной степени ответственны за большую часть того, что мы знаем о Вселенной сегодня. В самом деле, некоторые из телескопических наблюдений Галилео смогли подтвердить справедливость гелиоцентризма, следующего достижения в нашем списке.
9. Солнце – это центр Вселенной
В 140 году нашей эры астроном Птолемей выдвинул теорию геоцентризма, то есть идею о том, что все объекты во Вселенной вращаются вокруг Земли. Хотя теория требовала ряда сложных корректировок в точном описании движения планет, она так и оставалась неоспариваемой в течение 1500 лет.
Теория была на плаву до тех пор, пока в 1543 году Николай Коперник представил альтернативную теорию, предполагая, что центром Вселенной является не Земля, а Солнце.
Несмотря на то, что эта гелиоцентрическая теория не получила ни малейшей поддержки со стороны церкви, которая говорила, что Бог сделал Землю центром всего, с ее помощью можно было более точно предсказывать движение и положение планет.
8. Законы движения Ньютона
Исаак Ньютон считается одним из величайших ученых в истории. Он не только достиг серьезных достижений в области оптики и значительно улучшил телескоп введением зеркала, его также стоит поблагодарить за большую часть школьного курса физики. Однако, самым серьезным его достижением считают публикацию в 1687 году книги "Начала", в которой он описал три закона движения (инерция, ускорение, а также действие и противодействие).
С пониманием того, что эти законы применимы не только ко всему на нашей собственной планете, но также и к каждому объекту во Вселенной, лицо астрономии изменилось навсегда.
Уравнения Ньютона, разработанные в отношении каждого из законов, позволили совершить большое количество монументальных космологических открытий. В 1758 году, к примеру, Эдмунд Галлей (Edmund Halley) использовал законы Ньютона для того, чтобы предсказать точную дату и место появления кометы. Законы также использовались для определения массы планет и помогли открыть существование Нептуна.
7. Сила тяжести
До того, как Ньютон описал закон всемирного тяготения, все мы просто "плавали" в пространстве. Не в буквальном смысле, конечно, но наше понимание Вселенной находилось именно в таком состоянии. Закон всемирного тяготения наряду с законами движения заложил основу наших сегодняшних представлений о том, как объекты в пространстве ведут себя. Гравитация не только прочно удерживает вас в кресле, когда вы читаете книгу, она же также удерживает солнце и планеты на определенном расстоянии друг от друга, и удерживает вместе звезды, расположенные в других галактиках.
Закон всемирного тяготения объяснил, что все объекты связаны между собой силой притяжения, причем она прямо пропорциональна массе объектов. Это понимание смогло объяснить, почему Луна вращается вокруг Земли, а не наоборот. Гравитация также объясняет, почему планеты вращаются вокруг Солнца, как они это делают, как формируются космические планеты и как умирают звезды. Кроме того, при помощи гравитации и законов движения Ньютон смог математически подтвердить все законы Кеплера, тем самым вывел их из разряда предположений.
Однако, по-прежнему оставались подводные камни. При помощи законов Ньютона невозможно было рассчитать движение орбиты Меркурия, который не был настолько предсказуемым, насколько были другие планеты. Законы также не объясняли, почему существует гравитация. Это произошло лишь три столетия спустя.
6. Общая теория относительности
Хотя в большинстве случаев теория гравитации Ньютона работает отлично, по-прежнему актуален вопрос, почему она существует.
Введенная в 1915 году новая теория гравитации Альберта Эйнштейна, известная как общая теория относительности, говорила, что гравитация вызвана не только наличием гравитационного поля, как предположил Ньютон, но и взаимодействием пространства и времени.
Согласно Эйнштейну масса объекта – это часть пространственной ткани, создающая свою кривую. Именно эта кривая и способствует движению планет, а не реальная физическая сила притяжения.
Помимо прочего, теория относительности объясняет движение солнечного света, а также предоставляет формулы, которые могут быть использованы для описания космических сценариев, таких, как, к примеру, столкновение черных дыр. Неудивительно, что теория общей относительности Эйнштейна является одним из фундаментальных блоков современной физики.
5. Млечный путь не одинок
До сих пор, достижения космологии сводились только к нашей солнечной системе. Однако, это происходило не потому, что ученые, такие, как Галилей и Ньютон были эгоистичны. Они просто не были уверены в том, что за пределами нашей Галактики могут существовать и другие звезды. Для того, чтобы это понять человеку по имени Эдвин Хаббл (Edwin Hubble) понадобилось проделать ряд сложных измерений при помощи гигантского 254-сантиметрового телескопа.
В 1919 году Хаббл на горе Уилсона в Южной Калифорнии при помощи самого мощного телескопа Хукер на тот момент наблюдал уникальный тип звезды, названной цефеида, в серии туманностей. В то время астрономы не смогли прийти к единому мнению относительно того, что собой представляют туманности – некоторые воспринимали их как сгустки газа в пределах нашей Галактики, другие же говорили о том, что это были совершенно отдельные Галактики вне нашей собственной.
Используя информацию, которая была на тот момента известна относительно яркости звезд и их расстояний от Земли, Хаббл смог рассчитать, как далеко от нас находятся некоторые звезды. В итоге, он пришел к выводу, что звезды находятся от нас на расстоянии в восемь раз дальше, чем самые далекие звезды в Галактике Млечного Пути, то есть он доказал, что туманности – это действительно отдельные Галактики. С тех пор с помощью телескопа, названного в честь Хаббла, мы узнали, что Вселенная на самом деле состоит из почти 100 миллиардов таких Галактик.
4. Расширение Вселенной
Вскоре после того, как Хаббл потряс мир астрономии, объявив о том, что наша Галактика далеко не единственная, он сделал еще одно потрясающее открытие. Мало того, что Галактика Млечного Пути – это одна из многих, она также движется в пространстве с постоянной скоростью.
Хаббл смог сделать это открытие, опираясь на работы Кристиана Допплера (Christian Doppler), который в 1840-х годах обнаружил, что движение объекта может быть определено при помощи анализа исходящего от него света. Как правило, когда объект удаляется от нас, длина его световой волны смещается в сторону красного конца спектра цветов, а когда он, наоборот, движется к нам навстречу, то длина волны смещается в сторону синего конца. Таким образом, степень изменения цвета указывает на скорость объекта. Используя эти знания, известные как доплеровский сдвиг цвета, Хаббл и его коллега измерили и проанализировали движение бесчисленного количества Галактик.
То, что они обнаружили, было поразительно: каждая Галактика вне нашей группы показывала красное смещение цвета, тем самым указывая на то, что все они удаляются от нас. Движение галактик следовало четкому плану. Эта картина движения теперь известна как закон Хаббла, который говорит о том, что наша Вселенная действительно расширяется.
3. Теория Большого Взрыва
За два года до того, как Хаббл доказал, что Вселенная расширяется, другой ученый по имени Жорж Леметр (Georges Lemaitre) пришел фактически к тому же выводу. Хотя ему и не хватало конкретных доказательств, но он пришел к выводу о расширении Вселенной, основываясь на теории всемирного тяготения Эйнштейна. В 1927 году он также предположил, что если действительно Вселенная расширяется, то наверняка какое-то время назад она представляла собой самую меньшую точку – атом, в котором содержалось все вещество Вселенной. Эта идея легла в основу того, что сегодня нам известно под Теорией Большого Взрыва, одна из общепринятых теорий о происхождении и развитии Вселенной.
Проще говоря, теория Большого Взрыва говорит о том, что приблизительно 12-14 миллиардов лет назад, все пространство, время, материя и энергия нашей Вселенной были конденсированы в размере нескольких миллиметров в горячем состоянии, а затем превратилась в то, что мы имеем сегодня. Наряду с открытием, что Вселенная постоянно расширяется с постоянной скоростью, теория Большого Взрыва получила поддержку и от ряда других теорий.
2. Реликтовое излучение
Следующее открытие произошло, в большей степени, случайно. Арно Пензиас (Arno Penzias) и Роберт Уилсон (Robert Wilson) конструировали радиоприемник в 1965 году, когда случайно обнаружили источник чрезмерного шума. Этот "шум", о существовании которого говорили ранее, но не смогли подтвердить его происхождение де-факто, оказался ничем иным, как теплом, оставшимся после Большого Взрыва. В 1978 году Пензиас и Вильсон за свое открытие получили Нобелевскую премию.
Сегодня эти остатки тепла, или космическое микроволновое фоновое излучение, на самом деле имеют очень низкую температуру – 2,725 по Кельвину. Излучение весьма равномерно распространено по всему небу. Это наводит на мысль, что излучаемый газ достаточно однороден, что, в свою очередь, еще яснее подтверждает теорию Большое Взрыва.
Однако, излучение не является идеально равномерным: мельчайшие изменения все же существуют. При помощи высокочувствительного оборудования ученым удалось измерить эти перепады температур для того, чтобы узнать в каких условиях существовала Вселенная на ранних этапах своего развития.
1. Космический телескоп Хаббл
24 апреля 1990 года НАСА запустило первый космический телескоп на орбиту в надежде получить четкие снимки Вселенной. При этом, они даже представить себе не могли, насколько новаторскими будут открытия Хаббла.
Наряду с его 2,4-метровым и 816-килограммовым отражающим зеркалом, телескоп имеет в своем распоряжении широкого спектра тепловизоры и спектрографы, он также может снимать и анализировать свет – от ультрафиолетового до ближней инфракрасной области. Обходя Землю каждые 97 минут с высоты 569 километров над атмосферой, Хаббл смог описать более 14000 астрономических объектов, причем фиксировал он абсолютно все: от погодных условий на других планетах до образования и разрушения звезд.
Тем не менее, даже спустя 20 лет со дня своего запуска, Хаббл по-прежнему предоставляет исследователям и ученым невероятнейшие изображения объектов и явлений, которые ранее не наблюдались. Именно благодаря Хабблу ярчайшие изображения Вселенной стали доступны каждому дому и каждой школе.
